Силовая установка Советский патент 1991 года по МПК B60K15/10 F02B43/10 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к силовым установкам с ДВС , работающим на газообразном и жидком топливе.

Цель изобретения - повышение экономичности путем использования энергий торможения и колебаний транспортного средства.

На чертеже представлена функциональная схема силовой установки.

Силовая установка содержит ДВС 1 с системой питания и термохимический реактор 2 с подогревателем 3. Подогреватель 3 сообщен с выпускным трактом 4 двигателя 1. Водяной испаритель 5 подключен магист- рально б к реактору через теплообменник 7. Вход водяного испарителя 5 подключен через канал 8 с первым органом перекрытия 9 и электромагнитный клапан 10 к системе 11 охлаждения двигателя 1, которая является дополнительным теплообменником. К входу радиатора 12 системы охлаждения через канал 13 подключен водяной бак 14 с датчиком 15 уровня воды, который выполнен, например, в виде поплавка 16 с упругими контактами 17. Последовательное нормально замкнутыми контактами 17 датчика 15 включен датчик 18 температуры, установленный в системе охлаждения двигателя и подключенный к обмотке электромагнитного клапана 10. Параллельно нормально разомкнутым контактам 17 датчика 15 включен вспомогательный датчик температуры, который также установлен в системе охлаждения двигателя и подключен к обмотке реле 20.

Исполнительные контакты 21 реле 20 включены в цепь питания реверсивного электродвигателя 22, который через редуктор 23 кинематически связан с нижней катушкой 24 шторки 25, установленной перед радиатором 12. Верхняя катушка 26 шторки 25 снабжена возвратной пружиной 27. Электронагревательные элементы 28 выполнены из углеродного пористого материала и установлены в термохимическом реакторе 2, выход которого подключен к накопительной емкости 29 для синтез-газа, которая трубопроводом 30 с вторым органом перекрытия 31 связана со смесителем системы питания. Система питания двигателя 1 снабжена топливным баком 32 и органом 33 регулирования подачи топливной смеси в двигатель. Орган 33 регулирования кинематически связан с органом 34 управления двигателем, с первым 9 и вторым 31 органами перекрытия,

В корпусе водяного испарителя 5 установлен вспомогательный электронагревательный элемент 35, подключенный через

электрический вентиль 36 к преобразователю 37 энергии колебаний транспортного средства в электрический ток и через управляемый электрический вентиль 38 к электромагнитному тормозу - замедлитель 39. Управляющий электрод управляемого электрического вентиля 38 подключен к регулируемому делителю напряжения, который состоит из резистора 40 и потенциометра

0 41, кинематически связанного с педалью 42 тормоза транспортного средства. Электронагревательные элементы 28 подключены параллельно вспогательному электронагревательному элементу 35 через пороговый

5 элемент 43, который состоит, например, из накопительного конденсатора 44, подключенного к обмотке вспомогательного реле 45. Контакты 46 вспомогательного реле 45 включены в цепь электронагревательных

0 элементов 28 и в цепь вспомогательного электромагнитного клапана 47 первого органа перекрытия 9.

Устройство работает следующим образом.

5При движении транспортного средства

по ровной дороге с прогретым до рабочей температуры 80-90°С двигателем сопротивление торморезистора датчика температуры 18 обеспечивает ток в цепи обмотки

0 электромагнитного клапана 10, достаточный для его срабатывания. Вода, прогретая в системе 11 охлаждения двигателя до 80- 90°С, поступает через первый орган перекрытия 9 в количестве, пропорциональном

5 количеству оборотов двигателя, устанавливаемом водителем при помощи органа 34 управления. В испарителе5 вода нагревается выхлопными газами до температуры более 130°С и переходит в парообразное

0 состояние. В теплообменнике 7 пар нагревается до 250-300°С за счет более высокой температуры выхлопных газов и по магистрали 6 поступает в термохимический реактор 2, Реакционная камера реактора 2

5 подвергается внешнему нагреву выхлопными газами и внутреннему нагрева от элект- ронагревательных элементов 28, в результате чего температура в ней достигается 1400-1500°С. Под действием высоких

0 температур в среде перегретого пара углеродный материал электронагревательных элементов 28 окисляется с образованием синтез-газа, который отводится в накопительную емкость 29, а затем поступает в

5 двигатель 1 через орган второго перекрытия 31.

На указанном рабочем режиме силовая установка использует тепловую энергию выхлопных газов и тепловую энергию системы охлаждения двигателя для получения синтез-газа, что обеспечивает значительную экономию основного топлива за счет более полной рекуперации тепловой энергии, отходящей от двигателя в атмосферу.

При движении транспортного средства по неровной дороге корпус транспортного средства по отношению к ходовой части транспортного средства совершает колебания, которые приводят в действие преобра- зователь 37 энергии колебаний транспортного средства в электрический ток. Через электрический вентиль 36 ток от преобразователя 37 поступает на вспомогательный электронагревательный элемент 35 и на пороговый элемент 43. При этом, через управляемый электрический вентиль

38ток от преобразователя 37 на обмотку электромагнитного тормоза-замедлителя

39не проходит и в ней не теряется. При малых амплитудах колебаний, когда преобразователь 37 создает ток с напряжением меньше 12 В, накопительный конденсатор 44 заряжается до уровня ниже порога срабатывания вспомогательного реле 45, поэтому контакты 46 реле 45 остаются в разомкнутом положении и вспомогательный электромагнитный канал 47 не открывает полностью первый орган перекрытия 9, вода поступает в испаритель 5 в зависимости от оборотов двигателя, устанавливаемых водителем при помощи органа 34 управления. Электронагревательные элементы 28 остаются подключенными к источнику тока +12 В транспортного средства. При этом вода в испарителе 5 дополнительного нагревателя и переходит в парообразное состояние за счет тепла , выделяемого вспомогательным электронагревательным элементом 35, что обеспечивает получение большего количества синтез-газа в термохимическом реакторе 2 и в накопительной емкости 29. В случае больших амплитуд колебаний транспортного средства, когда преобразователь 37 создает ток с напряжением больше 12 В, накопительный конденсатор 44 заряжается до уровня выше порога срабатывания вспомогательного реле 45, поэтому реле 45 срабатывает и контактами

.46 включает вспомогательный электромагнитный клапан 47 первого органа перекрытия 9, вода поступает в испаритель 5 в большем количестве и независимо от положения органа 34 управления. Электронагревательные элементы 28 отключаются контактами 46 от источника тока +12 В транспортного средства, а подключаются к преобразователю 37. При этом в испарителе 5 большее количество воды дополнительно нагревается и переходит в парообразное состояние, а в термохимическом реакторе 2 образуется большее количество синтез-газа за счет тепла, выделяемого вспомогательным элементом 35 и электронагревательными элементами 28 5 под действием тока преобразователя 37, Синтез-газ запасается в накопительной емкости 29,

На указанных рабочих режимах силовая установка использует тепловую энергию вы0 хлопных газов, тепловую энергию охлаждения двигателя и энергию колебаний транспортного средства при его движении по неровностям дороги для получения синтез-газа, что обеспечивает дополнительную

5 экономию основного топлива, повышает экономичность и эффективность работы силовой установки.

При торможениях транспортного средства водитель воздействует на педаль 42

0 тормоза и тогда подвижный контакт потенциометра 41 перемещается, и с делителя напряжения, образованного потенциометром 41 и резистором 40, на управляющий электрод управляемого электрического вен5 тиля 38 поступает сигнал, открывающий его пропорционально перемещению педали тормоза 42. К обмотке электромагнитного тормоза-замедлителя 39 подключается активная нагрузка вспомогательного электро0 нагревательного элемента 35, а при интенсивных торможениях, когда напряжение превышает порог срабатывания порогового элемента 43, дополнительно подключаются электронагревательные эле5 менты 28. При этом через электрический вентиль 36 ток от обмотки электромагнитного тормоза-замедлителя 39 на преобразователь 37 не проходит и в нем не теряется. На валу электромагнитного тормоза-за0 медлителя 39, кинематически связанного с трансмиссией транспортного средства, создается тормозящий крутящий момент, величина которого пропорциональна току в нагрузке 28, 35 и положению педали тормо5 за 42. В испарителе 5 большее количество воды нагревается и переходит в парообразное состояние, а в термохимическом реакторе 2 образуется большее количество синтез-газа за счет тепла, выделяемого

0 вспомогательным электромагнитным элементом 35 и электронагревательными элементами 28 под действием тока электромагнитного тормоза-замедлителя 39. Синтез-газ запасается в накопительной

5 емкости 29.

На указанных рабочих режимах силовая установка использует тепловую энергию выхлопных газов, тепловую энергию системы охлаждения двигателя и энергию, выделяе- мую при торможениях транспортного средства для получения синтез-газа, что обеспечивает дополнительную экономию основного топлива, повышает экономичность и эффективность работы силовой установки. При одновременном движении транспортного средства по неровной дороге и торможении транспортного средства, одновременно работают преобразователь энергии колебаний транспортного средства в электрический ток 37 и электромагнитный тормоз-замедлитель 39 на активную нагрузку вспомогательного электронагревательного элемента 35 и электронагревательных элементов 28. При этом электрический вентиль 36 и управляемый электрический вентиль 38- препятствует обратному протеканию токов от указанных источников 37, 39 и их замыканию друг на друга. В испарителе 5 большее количество воды нагревается и переходит в парообразное состояние, а в термохимическом реакторе 2 образуется большее количество синтез-газа за счет тепла, выделяемого вспомогательным электронагревательным элементов 35 и электронагревательными элементами 28 под действием тока электромагнитного тормоза-замедлителя 39 и преобразователя 37. На указанном смешанном режиме работы силовая установка использует тепловую энергию выхлопных газов, тепловую энергию системы охлаждения двигателя, энергию, выделяемую при торможении транспортного средства и энергию колебаний транспортного средства при его движении по неровностям дороги для получения синтез-газа, что обеспечивает дополнительную экономию основного топлива, повышает экономичность и эффективность работы силовой установки.

Контакты 17 датчика уровня воды 15 поддерживают питание цепи электромагнитного клапана 10 во включенном положении при условии достаточного запаса холодной воды в баке 14 и прогреве воды в системе охлаждения 11 ДВС не ниже 80°С. Тогда подвижный контакт 17 замкнут с верхним контактом, ток протекает через датчик 18 и обмотку клапана 10, который открыт и пропускает горячую воду из системы охлаждения ДВС 1 в испаритель 5. При этом нижний контакт 17 разомкнут, поэтому реле 20 не срабатывает через датчик 19, так как его сопротивление при 80°С слишком велико. Контакты 21 реле 20 удерживают электродвигатель 22 в положении, когда шторка 25 закрывает радиатор 12. Тепловые потери через систему охлаждения ДВС в атмосферу снижаются, а перегрева ДВС не происходит за счет притока холодной воды из бака 14.

Отключают клапан 10 при уровне воды в баке 14 ниже нормы независимо от температуры воды в системе охлаждения, что пре- дохраняет ее от попадания воздуха и

повреждений. При этом верхний контакт 17 размыкается и обесточивает обмотку клапана 10, а нижний замыкается и включает реле 20, которое контактами 21 реверсирует электродвигатель 22, шторка 25 открывает0 ся и устраняет возможный перегрев ДВС, т.е. система охлаждения автоматически переходит на замкнутый цикл работы с принудительным охлаждением в атмосферу через радиатор 12.

5 Если воды в баке 14 достаточно, а температура ДВС превысила 100°С, то система охлах дения 11 работает в проточном режиме, охлаждаясь холодной водой из бака 14, и дополнительно датчик 19 включает реле

0 20, которое переключает электродвигатель 22 на открытие шторки 25. Перегрев ДВС автоматически не допускается,

Если воды в баке 14 достаточно, а температура ДВС меньше 80°С, то система ох5 лаждения переходит за замкнутый цикл по сигналу датчика 18, а шторка 25 остается закрытой по сигналу датчика 19. ДВС быстро прогревается до рабочей температуры. Из сказанного ясно, что совокупность

0 работы контактов 17 с датчиками 18 и 19 обеспечивает оптимальный тепловой режим работы ДВС на всех режимах и оптимальный отвод тепловой энергии от системы охлаждения ДВС в систему рекуперации

5 энергии, также на всех режимах.

Формула изобретения Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой охлаждения и с системой питания,

0 термохимический реактор с электронагревательными элементами из углеродного пористого материала, сообщенный с выпускным трактом двигателя, водяной бак сдатчиком уровня воды, электромагнитный

5 клапан, подключенный к датчику температуры, вспомогательный датчик температуры, подключенный к обмотке реле, контакты которого включены в цепь питания реверсивного электродвигателя, кинематически

0 связанного со шторкой радиатора системы охлаждения двигателя, с первым органом перекрытия, установленным в канале, соединяющим систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания и водяной испари5 тель, теплообменник, накопительную емкость для синтез-газа, вход которой сообщен с выходом термохимического реактора, второй орган перекрытия, установлен- ный в трубопроводе, сооединяющем смеситель системы питания двигателя с накопительной емкостью, и связанный с органом управления двигателем, о т л и ч аю щ- а я с я тем, что, с целью повышения экономичности путем использования энергии торможения и колебаний транспортного средства, она снабжена преобразователем колебаний транспортного средства в электрический ток, электромагнитным тормозом- замедлителем, электрическим вентилем, управляемым электрическим вентилем с управляющим электродом, регулируемым делителем напряжения, кинематически связанным с педалью тормоза и электрически - с управляющим электродом, вспомогательным .электромагнитным клапаном, связанным с первым органом перекрытия, пороговым элементом, состоящим из вспомогательного реле и накопительного конденсатора, подключенного к обмотке вспомогательного реле, вспомогательным элект- ронагревательнымэлементом,

установленным в корпусе водяного испарителя и подключенным через электрический вентиль к преобразователю энергии колебаний транспортного средства в электрический ток и через управляемый электрический вентиль к электромагнитно0 му тормозу-замедлителю, при этом электронагревательные элементы подключены параллельно вспомогательному нагревательному элементу через пороговый элемент, контакты вспомогательного реле

5 которого включены в электрическую цепь электронагревательных элементов и в цепь вспомогательного электромагнитного клапана первого органа перекрытия.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, работающих на газообразном и жидком топливе. Цель изобретения - повышение экономичности путем использования энергии колебаний транспортного средства. Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания с 37„ i Vv к X ча системой охлаждения и системой питания, термохимический реактор 2 с электронагревательными элементами 28 из углеродного пористого материала, сообщенный с выпускным трактом 4 двигателя, водяной бак с датчиком уровня воды, электромагнитный клапан 10, подключенный к датчику 13 температуры, вспомогательный датчик 19 температуры, подключенный к обмотке реле, вспомогательный электронагревательный элемент 35. установленный в корпусе водяного испарителя 5 и подключенный через электрический вентиль 36 к преобразователю 37 энергии колебаний транспортного средства в электрический ток и через управляемый электрический вентиль 38 к электромагнитному тормозу-замедлителю 39. 1 ил. Ј о ел о ю 00 ав w